1、第2节气体分子运动与压强1.某一事件的出现是偶然的，大量的偶然事件却会表现一定的规律性，叫统计规律。对个别事件不成立。2在一定温度下，气体的多数分子的速率在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律。3大量气体分子在无规则运动时，对容器壁频繁撞击，产生一个稳定的压力，产生压强。4气体的压强与气体的温度和单位体积的分子数有关，温度越高，单位体积的分子数越多，压强越大。统计规律、气体分子速率分布规律自读教材抓基础1统计规律(1)现象：某一事件的出现纯粹是偶然的，但大量的偶然事件却会表现出一定的规律。(2)定义：大量偶然事件表现出来的整体规律。2气体分子速率分布规律(1)气体分子运动的特点：气
2、体分子都在永不停息地做无规则运动，每个分子的运动状态瞬息万变，每一时刻的运动情况完全是偶然的、不确定的。(2)气体分子速率的分布规律：图像：如图121所示。图121规律：在一定温度下，不管个别分子怎样运动，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律。当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布曲线的峰值向速率大的一方移动。跟随名师解疑难1气体的微观结构有何特点？(1)气体分子间的距离较大，大于10r0(109 m)，气体分子可看成无大小的质点。(2)气体分子间的分子力很微弱，通常认为气体分子除了相互碰撞或与器壁碰撞外，不受其他力的作用。
3、2气体分子运动有何规律？(1)在一定温度下，单个气体分子的运动无规律可言，但从整体上而言，气体的多数分子的速率都在某个数值附近，当温度升高时这个数值也会变大。(2)温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的(分子种类不同，这个平均值一般不同)。温度升高，气体分子的平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大。学后自检(小试身手)(多选)大量气体分子运动的特点是()A分子除相互碰撞或跟容器壁碰撞外，可在空间里自由移动B分子的频繁碰撞致使它做杂乱无章的热运动C分子沿各方向运动的机会相等D分子的速率分布毫无规律解析：选ABC气体分子除碰撞外可以认为是在空间内自由移动的，因气体分子
4、沿各方向运动的机会相等，碰撞使之做无规则运动，但气体分子速率按正态分布，即按“中间多、两头少”的规律分布，所以A、B、C正确，D错误。气体的压强自读教材抓基础1产生原因大量气体分子频繁撞击器壁，对器壁产生一个稳定的压力，从而产生压强。2压强特点气体内部压强处处相等。3影响因素(1)气体的温度。(2)单位体积内的分子数。跟随名师解疑难1气体压强如何产生？2气体压强的决定因素宏观因素微观因素温度体积气体分子密度气体分子平均速率在体积不变的情况下，温度越高，气体分子的平均速率越大，气体的压强越大在温度不变的情况下，体积越小，气体分子的密度越大，气体的压强越大气体分子密度(即单位体积内气体分子的数目)
5、大，在单位时间内，与单位面积器壁碰撞的分子数就多气体的温度高，气体分子的平均速率就大，单个气体分子与器壁的碰撞(可视作弹性碰撞)给器壁的撞击力就大；从另一方面讲，分子的平均速率大，在单位时间里器壁受气体分子撞击的次数就多，累计撞击力就大学后自检(小试身手)关于密闭容器中气体的压强，下列说法中正确的是()A是由气体受到的重力所产生的B容器离地面越高，容器中气体的压强越大C是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的D容器运动的速度越大，容器中气体的压强越大解析：选C容器中气体的压强是由大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的，它受单位体积内气体的分子数和气体温度的影响，而与其他因素无关，因此选项C正确。 对气
6、体分子速率分布规律的考查典题例析1.某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图122所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为T、T、T，则()图122ATTTBTTTCTT，TT DTTT思路点拨明确气体分子的平均速率与温度的关系。解析：温度越高，气体分子的平均速率就越大。由图像可以看出，大量的分子的平均速率为vvv，因为是同种气体，所以B正确，A、C、D错误。答案：B探规寻律(1)在一定温度下，气体分子的速率都呈“中间多、两头少”的分布。(2)温度越高，速率大的分子比例较多，这个规律对任何气体都是适用的。跟踪演练气体分子永不停息地做无规则运动，同一时刻都
7、有向不同方向运动的分子，速率也有大有小。下表是氧气分别在0 和100 时，同一时刻在不同速率区间内的分子数占总分子数的百分比，由表得出的下列结论中正确的是()按速率大小划分的速率区间(m/s)不同温度下各速率区间的分子数占总分子数的百分率(%)0 100 100以下1.40.71002008.15.420030017.011.930040021.417.440050020.418.650060015.116.76007009.212.97008004.57.98009002.04.6900以上0.93.9A气体分子的速率大小基本上是均匀分布的，每个速率区间的分子数大致相同B大多数气体分子的速率
8、处于中间值，少数分子的速率较大或较小C随着温度升高，每个气体分子的速率都增大D气体分子的平均速率基本上不随温度的变化而变化解析：选B由表格可以看出在0 和100 两种温度下，分子速率在200700 m/s之间的分子数的比例较大，由此可得出A错误，B正确。再比较0 和100 两种温度下，分子速率较大的区间，100 的分子数所占比例较大，而分子速率较小的区间，100 的分子数所占比例较小，故100 的气体分子平均速率高于0 的气体分子平均速率而不是每个分子的速率都增大，故 C、D错误。对气体压强的考查典题例析2对于一定质量的气体，下列叙述正确的是()A如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器
9、壁的碰撞次数一定增多B如果压强增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多C如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多D如果分子密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多思路点拨解析：气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数，是由单位体积内的分子数和分子的平均速率共同决定的。A、D都是单位体积内的分子数增多，但分子的平均速率如何变化却不知道；C由温度升高可知分子的平均速率增大，但单位体积内的分子数如何变化却不知道，故A、C、D都错。气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数是气体压强的微观表示，故B对。答案：B探规寻律气体的压强是
10、大量气体分子对器壁频繁地碰撞产生的，它是气体分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞产生的压力。(1)从微观的角度看，气体的压强大小是由气体分子无规则运动的剧烈程度和单位体积内的分子数共同决定的；(2)从宏观看，一定质量的气体的压强是由气体的温度和体积共同决定的。跟踪演练关于密闭容器中气体的压强，下列说法中正确的是()A是由气体受到的重力所产生的B是由气体间的相互作用力产生的C是大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的D容器运动的速度越大，气体的压强也就越大解析：选C气体压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的，受单位体积内气体的分子数和气体的温度影响，而与气体的重力、容器的运动等因素都无关，故C项正确，A、B、
11、D均不正确。课堂双基落实1在研究热现象时，我们采用统计方法，这是因为()A每个分子的运动速率随温度的变化是有规律的B个别分子的运动也具有规律性，只是它对整体效果的影响不明显罢了C在一定温度下，大量分子的速率分布是确定的D在一定温度下，大量分子的速率分布也随时间而变化解析：选C只有大量分子运动的速率分布才是有规律的，即遵守统计规律，而个别分子的运动速率瞬息万变，没有一定的规律，故C项正确。21859年，麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律。若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比。下面四幅图中能正确表示某一温度下气体
12、分子速率分布规律的是()图123解析：选D大量分子速率越接近平均速率，分子数越多，故D图正确。3对于一定质量的气体，下列四个论述中正确的是()A当分子热运动变剧烈时，压强必增大B当分子热运动变剧烈时，压强可能不变C当分子间平均距离变大时，压强必变大D当分子间平均距离变大时，压强必变小解析：选B一定质量的气体压强由温度和单位体积的分子数共同决定，也可以说由分子热运动的剧烈程度和分子间平均距离共同决定，故B项正确。4封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是()A气体的密度增大B气体的压强增大C气体分子的平均速率减小D每秒撞击单位面积器壁的气体分子数不变解析：
13、选B气体的体积不变，对一定质量的气体，单位体积内的分子数不变，当温度升高时，分子的平均速率增大，每秒内撞击单位面积器壁的分子数增加，撞击力增大，压强必增大。所以B项正确，A、C、D均不正确。课下综合检测一、选择题 1.在一定温度下，某种理想气体的速率分布应该是()A每个分子速率都相等B每个分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目都很少C每个分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分子数目的分布是均匀的D每个分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很多解析：选B由麦克斯韦气体分子速率分布规律知，气体分子速率大部分集中在某个数值附近，速率很大的和速率很小的分子数目都很少，故正
14、确选项为B。2.小刚同学为了表演“轻功”，用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体)，然后将它们放置在水平木板上，再在气球的上方平放一块轻质塑料板，如图1所示。小刚同学在慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，气球一直没有破裂。球内气体温度可视为不变。下列说法正确的是()图1A气球内气体的压强是由于气体重力而产生的B由于小刚同学压迫气球，球内气体分子间表现为斥力C气球内气体分子运动速率的分布规律不变D气球内气体的体积是所有气体分子的体积之和解析：选C气体的压强是由于气体分子频繁地碰撞器壁产生的，与分子的重力无关，故A错；因为气球内的气体是理想气体，在常温常压下，气体分子之间的距离
15、约为109m，分子之间的分子力认为是零，故B错；温度不变，因此气体分子运动速率的分布规律不变，故C正确；气体分子之间的距离远大于气体分子的大小，因此气体的体积要大于所有气体分子的体积之和，故D错。3.伽尔顿板可以演示统计规律。如图2所示，让大量小球从上方漏斗形入口落下，则能正确反映最终落在槽内小球的分布情况的是()图2图3解析：选C让大量小球从上方漏斗形入口落下，显示出规律性，按正态分布，落在槽内小球的分布形状如C所示，故选C。4.如图4所示，密闭气缸内装有某种气体，则气体对内壁A、B两点的压强pA、pB在完全失重状态下的关系是()图4ApApBBpApBCpApB D无法确定解析：选C气体压
16、强由气体分子的平均动能和单位体积内的分子数决定，与气体的受重力情况无关，故选项C正确。5对一定量的气体，若用N表示单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数，则()A当体积减小时，N必定增加B当温度升高时，N必定增加C当压强不变而体积和温度变化时，N必定变化D当压强不变而体积和温度变化时，N可能不变解析：选C由于气体压强是大量气体分子对器壁的碰撞作用而产生的。其值与分子密度及分子的平均速率有关。对一定质量的气体，压强与温度和体积有关。若压强不变而温度发生变化和体积发生变化，会引起单位体积的分子数发生变化，N一定变化，故C项正确，D错。若体积减小时温度也降低，则N不一定增加，A错。当温度升高时同时体积
17、增大，则N不一定增加，故B项错。6在一个水温相同的游泳池中，一个小空气泡由水底缓慢向上浮起时，下列对空气泡内气体分子的描述中正确的是()A气体分子的平均速率不变B气体分子密度增加C气体分子单位时间内撞击气泡与液体界面单位面积的分子数增加D气体分子无规则运动加剧解析：选A气体温度不变，分子平均速率不变，故A正确，D错误。上浮过程中，气体压强减小，单位时间内与单位面积撞击的分子数减少，单位体积内分子数减少，故B、C均不正确。二、非选择题7气体压强和通常所说的大气压强是不是同一回事？若不是有何区别与联系？解析：因密闭容器中的气体密度一般很小，由气体自身重力产生的压强极小，可忽略不计，故气体压强由气体
18、分子碰撞器壁产生，大小由气体的密度和温度决定，与地球的引力无关，气体对上下左右器壁的压强都是大小相等的。大气压强却是由于空气受到重力作用紧紧包围地球而对浸在它里面的物体产生的压强。如果没有地球引力作用，地球表面就没有大气，从而也不会有大气压。地面大气压的值与地球表面积的乘积，近似等于地球大气层所受的重力值，大气压强最终还是通过分子碰撞实现对放入其中的物体产生压强。答案：见解析8如图5所示，两个完全相同的圆柱形密闭容器，甲中装有与容器容积等体积的水，乙中充满空气，试问：图5(1)两容器各侧壁压强的大小关系及压强的大小决定于哪些因素？(容器容积恒定)(2)若让两容器同时做自由落体运动，容器侧壁上所受压强将怎样变化？解析：(1)对甲容器，上壁的压强为零，底面的压强最大，其数值为pgh(h为上下底面间的距离)，侧壁的压强自上而下由小变大，其数值大小与侧壁上各点距水面的竖直距离x的关系是pgx。对乙容器，各处器壁上的压强大小都相等，其大小决定于气体的密度和温度。(2)甲容器做自由落体运动时器壁各处的压强均为零，乙容器做自由落体运动时器壁各处的压强不发生变化。答案：见解析